21世纪矿床学研究展望矿床学为可持续发展服务的几个领域.pdf

困圃舀目中 国 地质 旧年第 期 口中国地质大学翟裕生院士 面临世纪 , 人类已进人信息时代和人地 和谐发展时代 。 社会的可持续发展已成为时代 的最强音 。 矿床学正 面临着新 的需求和挑 战 一是发展成矿理论二是开发新 的矿产资源 三是 在 矿 业 开 发 与环 境保护 的协调 发展中发 挥矿床学的基础研究作用 。 下面着重讨论这三 个 问题 。 一 、 深入研究矿床的形成和分布规律 , 为 矿产勘查提供新的成矿学理论基础理论矿床 学 矿床学发展到今天 , 单纯地以矿论矿 的研 究方法已不能适应矿床学发展 的需要 , 而应将 成矿作用放到地球动力学 系统中加以研究 。 造 山带与盆地是地球动力学 系统 的主要产物 , 矿 床则是其 中的精华 。 将造山带 、 盆地或山盆 系 统的形成 演化与成矿 系统作为一个整体研究 是 必 要 的 。 以下 的研究课题 或领 域将受到重 视①区域成矿地质背景包括深部作用背景 的 研究 。 这涉及岩石 圈组成 、结构 和演化 , 壳慢相 互作用 及成 矿物质 再 循 环与矿床形成的关系 等 。 对于寻找大型 、超 大型矿床和矿集区来说 , 研 究成矿深部背景尤为重要 。 ②成矿作用演化 研究 。 其基础是对成矿年代学和成矿时 间过程 的研究 。 对矿床田 , 着重研究成矿过程 、矿 化 阶段 及对矿床物质成分和矿体形 态产状的影 响 。 对区域成矿 , 则着重研究区域内重大构造 成岩成矿事件 , 阐明其成矿谱系 , 以认识矿床 在区域 中的时空分布规律 。 对全球成矿演化 , 则研究地质历史上构造成岩成矿的阶段性 、 突 变性 、 继承性和变异性等 , 并与其他学科一起 , 共同探索地球的形成和演变过程 。 ③研究成矿 系统和成矿动力学 。 要着重研究基本的成矿系 统动力学机制 , 如边界成矿系统 、 转换成矿系 统 、 多元祸合成矿系统 、 改造成矿系统和复合 成矿系统等 。“ 对矿床或 成矿区带进行成矿作 用的动力学研究 , 可揭示成矿作用的本质 , 即 成矿作用的驱动力 、 进行的速率和机制及其时 间演化与空间展布成矿作用及其时空结构 , 从而使矿床成 因和成矿 规律研究从静态 上升 到动态 , 从定性 到定量 , 对传统 的成矿理论将 有新的突破 ”。 ④地质流体与成矿作用研究 。 地 质流体对矿床形成起到关键作用 。 采用多学科 手段研究成矿流体的来源 、 性状 、 水岩反应 、 汲取 、 运输和沉淀金属的动力学机制 。 不仅要 研究流体对单个矿床的成矿作用 , 也要研究区 域成矿系统中流体的整体行为 。 流体与矿床研 究结合将产生新 的学科生 长点 。 ⑤研究大型 、 超大型矿床形成 的地质背景和控制因素 。 要全 面研究大型 、 超大型矿床形成的地质 、 地球化 学和地球物理背景 , 全面对比它们与较小型矿 床的异 同 。 探索不同矿种 如铜 、金、不 同类型 如斑岩型 、 层控型的超大型矿床产出的时代 总第期中 舀 地质 地唇移盛月 背景和环境特征 , 包括天体作用对金属巨量富 集的影响 。 ⑥开展全球性成矿规律研究 。 当代 的科技 、 经济和社 会越来越呈 现 全 球化的态 势 。 矿产的勘查 、开发、矿 产品贸易及矿床学 的 研究早已实现 国际矿业市场和 国际合作 , 这就 为开展全球成矿学研究提供了有利条件 。 将地 球作为宇宙系统的一部分 , 考虑宇宙星系的影 响 , 研究地球在形成 、演化 过程中矿床生成的特 定条件 , 包括成矿空间 、 成矿 时间 、 成矿机制和 成矿产物 。 可以板块理论和更新 的地球构造理 论 为基本框架 , 融合多学科研究成果 , 进行综合 研究 , 逐步形成整体的地球成矿观 , 建立全球成 矿学的理论框架 , 这对于矿床学研究和找矿战 略都有重大和深远 意义 二 、扩大矿床学研究对 象 , 发掘地质体的有 用性 , 加 强对非传统矿产资源的研究应用矿床 学 在经济和社会的发展过程中 , 矿产资源 的 种类是有变化的 。 某些传统矿产资源将会被新 的非常规的资源所代替 。 矿床学 的另一个目标 应是研究和开发新的矿产资源 , 即开发地质体 的有 用 性 。 自然 资 源 就其物质性 而言是 有 限 的 , 其中有许多是不能再生 的 。 然而资源系统 又是开放 的 , 人类认识 、利用 资源 的潜力也是无 限的 。 在 当今高科技 时代 , 可以通过科学技术 工艺变革去开发各类地质体的有用性 , 如海洋 中潜在资源十分丰富 , 已知海底一定深度下蕴 藏着 丰富的水合物天然气 , 可寻找适宜的开发 技术使之作为新能源 。 大陆上还有大量矿化岩 体和岩层 , 由于品位低 、 难选 冶等原 因尚未开 发 。 各个矿山有大量 的尾砂坝和废矿堆 , 这些 目前的 “ 废物 ”中蕴藏着相 当丰富的资源 。 又如 各种非金属 矿物是一个巨大的天然材料宝库 。 在知识经济时代 , 人们可以运用高新技术去开 发多种岩石 、矿物、海 水 、湖水 中的有用 资源 , 传 统矿产资源 的一部 分将被新型矿产 资源所代 替 , 实行矿产资源 的 “ 更新换代 ”。 在这一方面 , 矿床学与材料科学 、 合成技术的交叉融合将可 能是矿床学的新的生长点 。 其研究领域有① 研究和开发新的非金属矿产资源 。 非金属矿产 资源矿种多 , 潜力大 , 较易开采 , 又少污染 。 如 计算机的核心 硅片就是用各种硅质岩加工 提纯的 。 很多高新技术材料需要非金属矿物和 岩石 的某种性能 。 因此 , 岩矿工艺材料学研究 就显得很重要 。 非金属矿床学和相关科学知识 将会有很大发展 。 ②加强对矿产资源 的综合利 用研究 。 这是一项紧迫 的任务 , 近年来我国 金属矿山的尾矿总量约亿 , 其中某些有用 组分已达矿石工业指标 , 由于多种因素而被废 弃 , 既占据土地 , 又污染环境 。 因此 , 针对不 同 岩石矿物类型 , 进行工艺改革 , 实现综合利用 , 变废为宝 , 使一部分矿山在一定时期 内达到基 本无废物的要求 。 ③加强海洋矿床学研究 。 浩 瀚海洋有丰富的能源 和矿产资源 , 有其特有 的 产出条件和勘查开发技术 。 对现代海洋矿床的 研究无疑能给经典矿床学带来新 的活力 。 ④愉 悦精神生活所需 的矿产资源研究 。 除了保证供 应工农业生产和高新科技产业所需要的矿产资 源外 , 用于直接改善和美化生活 的矿产资源 也 不容忽视 , 如宝玉石 、观赏石、药 用矿产 包括矿 泉水 以及有医疗效能的地热泉等 。 随着人类 生活水平的日益提高 , 矿床学 的服务领域将更 加拓宽 。 ⑤人造矿物岩石研究 。 利用新技术方 法 , 有选择有目的地利用天然岩矿材料制造 国 民经济必须 的 “ 矿产 ”, 以代替部分传统的矿产 资源 。 这个领域已有一定的基础 , 今后将会有 更大发展 。 总之 , 世纪 中矿产资源的种类将更加 丰 富多彩 , 各个地区都应尽可能地因地制宜 , 充分 发挥各 自的资源优势 , 逐步做到地尽其力 , 物尽 其用 , 以满足人口增长和生活水平提高对 自然 资源 的需求 。 因此 , 树立 “ 大地质资源观 ”, 建立 广义 的矿产资源地质学的知识体系 , 可能是适 合时代要求的 。 同时 , 随着世纪航天技术的 发展 , 人类将探索在其他星球上勘查和开发某 些有用矿物 , 矿床学研究领域 向外星延伸将是 地匾舜 目 中 国 地 质 甲 侧 地 项 刃年第 期 可能的 。 三 、拓宽研 究领域 , 探索为矿业开发和环境 保护协调发展服务的矿床学研究环境矿床学 近年来 , 全球的生 态 环境恶化日趋 严 重 , 其中 , 由于矿业开发造成的环境损害不容忽 视 。 据统计 , 现在全球每年要使用亿的能 源 和矿产 , 这大致相当于太平洋中脊新地壳的 年 生 长 量 。 每 年 由于 采 矿搬运 的物 质流约 为 , 而当前 全球河流搬运物累计每 年 尹 , 说明人类采矿活动 的影 响大体相当于 地质风化作用 的倍 。 采矿工业造成的土地荒 芜 、 废石堆放 、 水污染 、 大气污染等遍及很多国 家和地区 。 现今包括采矿业在内的人类活动已 成为一种强大的地质营力 , 它所造成的生态环 境破坏 的速度是更 为急剧 的 。“ 人类发 现自己 在创造物质文 明的同时 , 又在破坏人类赖以生 存的环境 ”。 历史 的经验告诉我们 , 地球这颗行 星是相当脆弱 的 , 为 了人类的长远繁荣和幸福 , 我们一定 要与地 球和谐 共处 。 在资源 开发 领 域 , 我们要开拓低能耗 、 无污染 、 综合利用 的新 的绿色矿业 , 走矿产资源利用与环境保护协调 发展的道路 。 如何在勘查和开发矿产 、 保证资 源供应 的同时 , 又能保持和改善生态环境 , 这个 关系 国计民生和子孙后代的重大问题 , 已摆在 地质学家包括矿床学家的面前 , 在一些发达 国 家已有这方面的实践经验 。 可以认为 , 现在是 到了该把环境地学与资源地学并重并密切结合 的时代 。 作为矿床地质工作者应更新观念 , 树 立环境意识 。 过去 的矿床学研究是为找矿和矿 山开发服务的 , 以进行成矿预测 和指导找矿 、改 善采选冶技术为矿床学研究的基本目的 。 矿床 学 的这个功能是 由过去 的经济社会发展水平所 决定 的 。 现在和今后 的矿床地质研究不仅为矿 产开发服务 , 也要为环境保护服务 。 不仅要 “ 探 宝 ”, 还要 “ 减灾 ”。 这样才能使矿床学研究更好 地为可持续发展服务 。 矿床学为改善环境质量所能进行 的工作包 括①研究矿床的环境质量 。 研究矿床对其周 围环境的自然的和人为的影响程度 , 例如 , 矿床 中的有害组分的含量 、 赋存状态及其污染物的 分散途径和作用过程矿体的形态产状和埋深 对采矿工程措施 的制约以及剥离岩石量和废石 堆体积选矿工艺及尾矿坝体积还有矿产地的 气候 、水 文 、土壤、植被等 因素 , 这些都关系到土 地 占用量及有害物质的扩散范围和扩散方式 , 以及 它们所衍生 的环境污染 类型 、 强度和 时 效 。 ②进行矿床的环境质量评价 。 矿产资源 的 开发有不同程度的环境影响 , 矿床地质学家在 评价这种影响和后果方面应起重要 的作用 , 应 着重从矿床地质的基础 因素方面提 出矿床环境 评价的标志 , 以及随着矿床开采过程 , 矿体和矿 石的物理 的和化学 的变化给矿区环境带来的动 态的影响 。 ③寻找经济 环境综合效益好的 矿床类型 。 为 了广泛建立起新 的绿色矿业体 制 , 有必要从第一工序做起 , 即找寻和勘查那些 经济效益高且环境影响小的矿床类型 , 如众多 的非金属矿床类型 、 易采易选 的富矿类型以及 有害物质少 的综合性矿床多种矿产共生或伴 生 , 矿床地质工作者在这方面是大有可为的 。 ④为减少对地表生态环境的污染 , 矿床开采将 更多地采用地下作业初加工 、 完全加工 、 同步 回填等 , 到达地表的只有初级产品或半成品 , 这就要求更加精确 的矿床地质研究物质 、 组 四 、 矿床学研究成果为发展地球科学和丰 富科普内容服务 矿床学是在地球科学各分支学科如矿物学 、 岩石学 、 地层学 、 构造地质学等的基础上逐步发 展起来的 , 它带有综合性学科的性质 。 矿床学与 其他分支学科间又是相互交叉和渗透的 。 矿床学 研究获得的成果 , 尤其是经过钻井 、 坑道等工程 施工所获得 的地下三维 的地质构造和岩矿信息 是很宝贵的 , 可为有关的学科所利用 , 从而丰富 其他学科的研究 内容 。 还可以认为 , 矿床及其成 矿系统是岩石圈系统乃至整个地球系统的一个 组成部分 , 是地质作用和地球化学作用促使化学 总第期中 岛 地质 娅汾皿 元素分异富集发展到高峰的产物 。 因此 , 可以应 用矿床学研究取得的丰富信息去认识和解释地 质历史上的一些重大问题 , 例如 , 古大陆多次分 解和拼合的成矿学标志 、不 同地质时代矿床类型 的差异反映地质构造环境的变迁等 。 因此 , 矿床 学家应与其他学科专家一起努力 , 推进矿床学与 其他学科的相互交叉和结合 , 从而促进整个地球 科学的发展 。 世纪中科普工作十分重要 , 且其科学水 平将不断提高 。 矿床的形成 、 演变和保存过程 是一部生动的地质作用史 , 而矿床的发现 、开采 和利用 又 反 映人类利用 和改造自然的艰苦历 程 。 这些都是宣传唯物史观 , 普及地质矿产知 识 的教材 , 可帮助人们增长知识 , 扩大视野 , 树 立爱护和合理使用资源 的观念 , 引导人们以各 种方式 包括投资矿业股票支持矿业生产和矿 床学研究工作 。 以上试提出了新世纪中矿床学研究的四个 方面 , 在这几个方面 的研究 中 , 建议将有效的传 统研究方法与高新技术相结合 , 特别要充分运 用计算机技术和信息处理技术 , 加强对矿床的 定量研究 , 开展数学模型和可视化技术研究以 及动态模拟矿床形成 、演化 的全过程 , 这将显著 地提高矿床学的研究水平和应用效果 。 结语 迎接世纪 , 开拓矿床学研究新领域 , 关 键是抓紧培养年轻的矿床地质工作者和专家 、 教授 , 即所谓的跨世纪人才群体 。 要加强和改 善地质矿产科学研究工作 , 加大跨学科研究的 比重 , 拓宽矿床学应用领域 , 寻找矿床学新生长 点 , 特别要重视矿床学研究与矿产勘查的紧密 结合 , 将研究成果及时转化为生产力 。 当前及近期内的一个重要任务是要运用新 的科学思维和技术手段 , 围绕国土资源大调查 的总 目标 , 总结我 国半个世纪以来的矿产勘查 和矿床研究的丰富经验和实际资料 , 并借鉴外 国矿床地质研究的有益经验 , 总结提出新的理 性认识 , 以提高我国的地质矿床科学水平 , 为发 现更多矿产地和保护矿业环境 , 为社会的可持 续发展作出新的贡献 。 上接第页 管理机构设置有限责 任公司按照精干 、 高效原则设 置管理机构 , 配备工作人员 , 努力降低管理成本 。 院现有管 理科室要按以上原则 进行精 简 、 归并 , 直接转为有限公司 管理机构 。 各机构要 明确界定 职责范围和考核标准 , 授予相 应权限 , 防止 出现空档 。 根据 地勘企业实际情况 , 有限公司 拟设综合办公 室 、 财务资产 部 、 经济管理部 、 生产技术开 发部 、 劳动人事安全部 、 服务 中心等四部一室一中心 。 集团模式第三个层 面 山东东 方矿业勘查开发 有限责任公司将依托专业手 段齐全 、 技术实力雄厚的专业 技术优势工作区域辽阔 、 地 质资料丰富的探矿权成果 优势 拥有甲级工程测绘勘察 及工程物探勘察资质 、 省级重 合同守信用企业 、 省级银 行 信用企业 、一 级岩土施工 企业 、 省级计量认证合格等无 形资产优势及位居省城 、 交通 便利 、 信息量大的区位优势 , 发展为山东地 勘行业的龙头 企业 , 以资产为纽带实施与局 属地勘单位的强强联合 , 为山 东地勘经济发 展做出更 大贡 献 。 改 制操 作程序大致 分为 制定工作方案 、 宣传发动 、 清 产核资 、 企业清理整顿和具体 实施五个阶段 。 在清产核资阶段 , 重点清 理拟实行股份制 、 风险抵押承 包企业的资产 , 注意无形资产 评价 和保全 。 在 具体实施阶 段 , 要切实抓好组建公司 、 精 减科室 、 分流人员几个环节 , 特别注意选好经营者 , 健全监 督 约束机制 , 防止穷庙 富方 丈 。 注意改制工作 中出现的新 问题 、 新动向 , 不断总结反思 , 修改完善方案 。